[go: up one dir, main page]

JP3221646B2 - Heterojunction bipolar transistor - Google Patents

Heterojunction bipolar transistor

Info

Publication number
JP3221646B2
JP3221646B2 JP10672995A JP10672995A JP3221646B2 JP 3221646 B2 JP3221646 B2 JP 3221646B2 JP 10672995 A JP10672995 A JP 10672995A JP 10672995 A JP10672995 A JP 10672995A JP 3221646 B2 JP3221646 B2 JP 3221646B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor layer
electrode
semiconductor
base
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP10672995A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08306705A (en
Inventor
ケビン トワイナム ジョン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP10672995A priority Critical patent/JP3221646B2/en
Publication of JPH08306705A publication Critical patent/JPH08306705A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3221646B2 publication Critical patent/JP3221646B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はヘテロ接合バイポーラト
ランジスタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heterojunction bipolar transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(以
下、HBTと略す)は高速動作が可能であるため、高周
波用トランジスタとして適しており、移動体通信などに
用いられる高周波用増幅器として近年注目されている。
2. Description of the Related Art Heterojunction bipolar transistors (hereinafter abbreviated as HBTs) are suitable as high-frequency transistors because they can operate at high speed, and have recently been attracting attention as high-frequency amplifiers used for mobile communication.

【0003】この理由の一つは、HBTなどの化合物半
導体素子と対比されるシリコン半導体素子は数百メガヘ
ルツ以上の高周波信号を増幅する十分な性能を備えてい
ないため、HBTなどの化合物半導体素子の製品化が移
動体通信の発展へ大きく寄与することが期待されている
からである。またシリコン半導体素子は高周波における
増幅効率が悪く、消費電流が大きため、携帯用移動体通
信機器の発展には増幅効率の高いHBTの製品化が必須
である。
One of the reasons is that a silicon semiconductor device compared with a compound semiconductor device such as an HBT does not have sufficient performance to amplify a high frequency signal of several hundred megahertz or more. This is because commercialization is expected to greatly contribute to the development of mobile communications. In addition, since silicon semiconductor elements have low amplification efficiency at high frequencies and consume large currents, it is essential to commercialize HBTs with high amplification efficiency for the development of portable mobile communication devices.

【0004】図5に典型的な従来のHBTの構造を示
す。図5に示すHBTは、半絶縁性GaAs基板101
上に、サブコレクタ層(GaAs、500nm、ND
5×1018cm-3)102、コレクタ層(GaAs、5
00nm、ND=5×1016cm- 3)103、ベース層
(GaAs、80nm、NA=4×1019cm-3)10
4、エミッタ層(Al0.3Ga0.7As、100nm、N
D=5×1017cm-3)105、キャップ層(GaA
s、200nm、ND=5×1018cm-3)106が順
にエピタキシャル成長された半導体積層構造を備えてい
る。図5に示されるようにエミッタ層105はベース層
104の上面全体を覆うエミッタ薄層(40nm)10
5aと残りのエミッタ層(60nm)105bとからな
る。
FIG. 5 shows the structure of a typical conventional HBT. The HBT shown in FIG. 5 is a semi-insulating GaAs substrate 101.
Above, the sub-collector layer (GaAs, 500nm, N D =
5 × 10 18 cm −3 ) 102, collector layer (GaAs, 5
00nm, N D = 5 × 10 16 cm - 3) 103, the base layer (GaAs, 80nm, N A = 4 × 10 19 cm -3) 10
4. Emitter layer (Al 0.3 Ga 0.7 As, 100 nm, N
D = 5 × 10 17 cm −3 ) 105, cap layer (GaAs)
s, 200 nm, N D = 5 × 10 18 cm −3 ) 106 is provided with a semiconductor multilayer structure which is epitaxially grown in order. As shown in FIG. 5, the emitter layer 105 is a thin emitter layer (40 nm) 10 covering the entire upper surface of the base layer 104.
5a and the remaining emitter layer (60 nm) 105b.

【0005】コレクタ電極(AuGe/Ni/Au)1
07及びエミッタ電極(AuGe/Ni/Au)109
がそれぞれサブコレク層101及びキャップ層106上
に形成されており、それぞれの層にオーミック接触して
いる。ベース電極(AuZn/Au)108はエミッタ
薄層105a上に設けられているが、エミッタ薄層10
5aを貫通してベース層104とオーミック接触してい
る。
[0005] Collector electrode (AuGe / Ni / Au) 1
07 and an emitter electrode (AuGe / Ni / Au) 109
Are formed on the sub-collection layer 101 and the cap layer 106, respectively, and are in ohmic contact with the respective layers. The base electrode (AuZn / Au) 108 is provided on the emitter thin layer 105a.
5a, and is in ohmic contact with the base layer 104.

【0006】図5に示されるように、エミッタ薄層10
5aはベース層104の上面全体を覆っており、ベース
層104の保護膜として機能する。このため、この様な
構造によれば、ベース層104の表面で発生する表面再
結合が抑制され、HBTの電流利得を大きくすることが
できることが報告されている。
[0006] As shown in FIG.
Reference numeral 5a covers the entire upper surface of the base layer 104 and functions as a protective film for the base layer 104. For this reason, it has been reported that with such a structure, surface recombination occurring on the surface of the base layer 104 is suppressed, and the current gain of the HBT can be increased.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本願発
明者の実験によれば、上述の従来技術のHBTは、電流
利得の初期特性はよいものの、信頼性試験においてトラ
ンジスタ特性が劣化することが分かった。特に、電流利
得の減少及び雑音特性の劣化が顕著であることが分かっ
た。
However, according to an experiment conducted by the inventor of the present invention, it has been found that the above-mentioned prior art HBT has good initial characteristics of current gain but deteriorates transistor characteristics in a reliability test. . In particular, it was found that the reduction of the current gain and the deterioration of the noise characteristics were remarkable.

【0008】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、特性の経年
変化が小さく、信頼性の高いHBTを提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a highly reliable HBT in which the aging of characteristics is small.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタは、コレクタ層を含む半導体構造
と、該半導体構造上に形成されたベース層と、該ベース
層と反対の導電型を有し、該ベース層の上面全体を覆っ
て形成された第1の半導体層と、該第1の半導体層の上
面の一部上に設けられた、エミッタ層を含むメサ構造
と、該第1の半導体層の上面に設けられた該メサ構造を
完全に囲んで該第1の半導体層上に形成された電極手段
であって、少なくともその一部は該第1の半導体層を貫
通して該ベース層とオーミック接触している電極手段と
を有しており、そのことにより、上記目的が達成され
る。
A heterojunction bipolar transistor according to the present invention has a semiconductor structure including a collector layer, a base layer formed on the semiconductor structure, and a conductivity type opposite to the base layer. A first semiconductor layer formed over the entire upper surface of the base layer, a mesa structure including an emitter layer provided on a part of the upper surface of the first semiconductor layer , and the first semiconductor layer The mesa structure provided on the upper surface of
Electrode means formed entirely on the first semiconductor layer, the electrode means being at least partially penetrating the first semiconductor layer and in ohmic contact with the base layer; As a result, the above object is achieved.

【0010】前記電極手段は、前記メサ構造を完全に囲
んで該第1の半導体層上に形成され、第1の半導体層を
貫通して前記ベース層とオーミック接触しているオーミ
ック電極であってもよい。
The electrode means completely surrounds the mesa structure.
And an ohmic electrode formed on the first semiconductor layer and penetrating the first semiconductor layer and in ohmic contact with the base layer.

【0011】前記電極手段は、前記第1の半導体層との
間でショットキーバリアを形成するショットキー電極
と、該ショットキー電極と電気的に接続され、前記第1
の半導体層を貫通して前記ベース層とオーミック接触し
ているオーミック電極とを含んでいてもよい。
The electrode means is a Schottky electrode forming a Schottky barrier with the first semiconductor layer, and is electrically connected to the Schottky electrode.
And an ohmic electrode that is in ohmic contact with said base layer through said semiconductor layer.

【0012】前記電極手段は、前記メサ構造を完全に囲
んで該第1の半導体層上に形成され、前記第1の半導体
層との間でショットキーバリアを形成するショットキー
電極と、該ショットキー電極と電気的に接続され、前記
第1の半導体層を貫通して前記ベース層とオーミック接
触しているオーミック電極とを含んでいてもよい。
The electrode means is formed on the first semiconductor layer completely surrounding the mesa structure, and forms a Schottky barrier with the first semiconductor layer; An ohmic electrode electrically connected to the key electrode and penetrating the first semiconductor layer and in ohmic contact with the base layer may be included.

【0013】前記第1の半導体層をエミッタ層と同一の
組成及び不純物濃度とすることにより、前記第1の半導
体層は実質的にエミッタ層として機能していてもよい。
The first semiconductor layer is made of the same material as the emitter layer.
By setting the composition and the impurity concentration, the first semiconductor layer may substantially function as an emitter layer.

【0014】[0014]

【作用】本発明は図5に示される従来のHBTにおい
て、電流増幅率の劣化する原因が以下に示すメカニズム
によるものであるとの知見に基づいている。
The present invention is based on the finding that in the conventional HBT shown in FIG. 5, the current amplification factor is degraded by the following mechanism.

【0015】図5に示されるように、コレクタ層10
3、ベース層104及びエミッタ薄層105aは側面1
10〜113を有するメサ構造を形成しており、ベース
層104及びエミッタ薄層105aの界面はこれらの側
面110〜113において露出している。エミッタ薄層
105aの表面を移動するキャリアは、露出した界面、
例えば界面114において再結合すると考えられる。通
常、素子全体は窒化ケイ素などの保護膜で覆われている
が、プロセス中に発生した、側面110のわずかな汚染
等が表面欠陥となり、素子の動作による発熱などによっ
て徐々にその欠陥が増大すると考えられる。従って、側
面110〜113に露出したエミッタ薄層105aとベ
ース層104との界面において、再結合するキャリアの
数が徐々に増大し、その結果、電流利得が低下すると考
えられる。
[0015] As shown in FIG.
3. The base layer 104 and the emitter thin layer 105a
A mesa structure having 10 to 113 is formed, and the interface between the base layer 104 and the thin emitter layer 105a is exposed on these side surfaces 110 to 113. Carriers moving on the surface of the emitter thin layer 105a are exposed interfaces,
For example, it is considered that recombination occurs at the interface 114. Normally, the entire device is covered with a protective film such as silicon nitride. However, slight contamination or the like of the side surface 110 generated during the process becomes a surface defect, and the defect gradually increases due to heat generation due to operation of the device. Conceivable. Therefore, at the interface between the emitter thin layer 105a exposed on the side surfaces 110 to 113 and the base layer 104, the number of carriers that recombine gradually increases, and as a result, the current gain is considered to decrease.

【0016】本発明のHBTでは第1の半導体層の表面
において発生したキャリアは第1の半導体層の中を移動
するが、ベース電極に達したところでベース電極から供
給される反対の導電型のキャリアと再結合する。従っ
て、ベース電極あるいはその下方の第1の半導体層を横
切って、ベース層と第1の半導体層との側面に露出する
界面へ達するキャリアはなくなり、露出した界面におけ
るキャリアの再結合は実質的になくなる。その結果、H
BTの動作により生じる発熱などで、第1の半導体層と
ベース層との界面において、表面欠陥が徐々に増大し、
界面における界面特性が劣化しても、第1の半導体層の
表面を移動して界面へ達するキャリアは実質的に存在せ
ず、界面での再結合も生じない。このため、界面におけ
る界面特性の劣化による再結合電流が増大せず、電流利
得の減少が防止される。
In the HBT of the present invention, carriers generated on the surface of the first semiconductor layer move in the first semiconductor layer. When the carriers reach the base electrode, carriers of the opposite conductivity type supplied from the base electrode are provided. And rejoin. Therefore, no carrier crosses the base electrode or the first semiconductor layer thereunder and reaches the interface exposed on the side surface between the base layer and the first semiconductor layer, and recombination of carriers at the exposed interface substantially occurs. Disappears. As a result, H
Due to heat generated by the operation of the BT, surface defects gradually increase at the interface between the first semiconductor layer and the base layer,
Even if the interface characteristics at the interface are deteriorated, there is substantially no carrier that moves on the surface of the first semiconductor layer to reach the interface, and recombination at the interface does not occur. For this reason, the recombination current due to the deterioration of the interface characteristics at the interface does not increase, and a decrease in current gain is prevented.

【0017】[0017]

【実施例】以下に、本発明を実施例について説明する。The present invention will be described below with reference to examples.

【0018】図1に示すように、本発明のHBTは半絶
縁性GaAs基板11上に形成されたコレクタ層13を
含む半導体構造21と、半導体構造21上に形成された
ベース層14と、ベース層14の上面全体を覆って形成
された第1の半導体層15と、第1の半導体層15の上
面の一部上に設けられており、エミッタ層16を含むメ
サ構造22とを備えている。
As shown in FIG. 1, the HBT of the present invention comprises a semiconductor structure 21 including a collector layer 13 formed on a semi-insulating GaAs substrate 11, a base layer 14 formed on the semiconductor structure 21, The semiconductor device includes a first semiconductor layer 15 formed over the entire upper surface of the layer 14 and a mesa structure 22 provided on a part of the upper surface of the first semiconductor layer 15 and including the emitter layer 16. .

【0019】半導体構造21は更にサブコレクタ層12
を含んでおり、サブコレクタ層12上にコレクタ層13
が設けられている。サブコレクタ層12及びコレクタ層
13はそれぞれ厚さ500nm、不純物濃度ND=5×
1018cm-3のn型GaAs及び厚さ500nm、不純
物濃度ND=5×1016cm-3のn型GaAsからな
る。半導体構造21はサブコレクタ層12以外に他の半
導体層を含んでいてもよく、また、以下に説明するコレ
クタ電極18をコレクタ層13に直接形成する場合には
サブコレクタ層12を省略してもよい。
The semiconductor structure 21 further includes a sub-collector layer 12.
And a collector layer 13 on the sub-collector layer 12.
Is provided. The sub-collector layer 12 and the collector layer 13 each have a thickness of 500 nm and an impurity concentration N D = 5 ×
It is composed of n-type GaAs of 10 18 cm -3 and n-type GaAs with a thickness of 500 nm and impurity concentration N D = 5 × 10 16 cm -3 . The semiconductor structure 21 may include another semiconductor layer in addition to the sub-collector layer 12, and when the collector electrode 18 described below is formed directly on the collector layer 13, the sub-collector layer 12 may be omitted. Good.

【0020】ベース層14及び第1の半導体層15は、
それぞれ厚さ80nm、不純物濃度NA=4×1019
-3のp型GaAs及び厚さ40nm、不純物濃度ND
=5×1017cm-3のn型Al0.3Ga0.7Asからな
る。第1の半導体層15はベース層14と反対の導電性
を有していることが必要であり、エミッタ層16と同一
の組成及び不純物濃度であってもよい。この場合には、
第1の半導体層15は実質的にエミッタ層と見なすこと
ができる。
The base layer 14 and the first semiconductor layer 15 are
Each having a thickness of 80 nm and an impurity concentration N A = 4 × 10 19 c
m −3 p-type GaAs, thickness 40 nm, impurity concentration N D
= 5 × 10 17 cm −3 n-type Al 0.3 Ga 0.7 As. The first semiconductor layer 15 needs to have conductivity opposite to that of the base layer 14 and may have the same composition and impurity concentration as the emitter layer 16. In this case,
The first semiconductor layer 15 can be substantially regarded as an emitter layer.

【0021】メサ構造22は更にエミッタ層16上に設
けられたコンタクト層17を含んでおり、エミッタ層1
6及びコンタクト層17はそれぞれ、厚さ60nm、不
純物濃度ND=5×1017cm-3のn型Al0.3Ga0.7
As及び厚さ200nm、不純物濃度ND=5×1018
cm-3のn型GaAsからなる。メサ構造22はコンタ
クト層17以外に更に他の半導体層を含んでいてもよ
く、また、以下に説明するエミッタ電極20をエミッタ
層16に直接形成する場合には、コンタクト層17を省
略してもよい。メサ構造22は第1の半導体層15の上
面よりも小さな底面を有しており、かつメサ構造22の
側面が第1の半導体層15の側面と揃っていないことが
必要である。
The mesa structure 22 further includes a contact layer 17 provided on the emitter layer 16.
6 and the contact layer 17 are n-type Al 0.3 Ga 0.7 having a thickness of 60 nm and an impurity concentration of N D = 5 × 10 17 cm −3 , respectively.
As and thickness of 200 nm, impurity concentration N D = 5 × 10 18
It is composed of cm −3 n-type GaAs. The mesa structure 22 may further include another semiconductor layer in addition to the contact layer 17, and when the emitter electrode 20 described below is formed directly on the emitter layer 16, the contact layer 17 may be omitted. Good. It is necessary that the mesa structure 22 has a bottom surface smaller than the top surface of the first semiconductor layer 15 and that the side surfaces of the mesa structure 22 are not aligned with the side surfaces of the first semiconductor layer 15.

【0022】サブコレクタ層12及びコンタクト層17
上にはAuGe/Ni/Auからなるコレクター電極1
8及びエミッタ電極20がそれぞれの層とオーミック接
触するように形成されている。
Subcollector layer 12 and contact layer 17
On top is a collector electrode 1 of AuGe / Ni / Au
8 and the emitter electrode 20 are formed in ohmic contact with the respective layers.

【0023】また、本発明のHBTはメサ構造22の設
けられた領域を完全に囲むように、第1の半導体層15
上に形成されたAuZn/Auからなるベース電極19
を有している。ベース電極19はどの様な形状であって
もかまわないが、メサ構造22の設けられた第1の半導
体層の領域を完全に囲んでいることが必要であり、か
つ、少なくともベース電極19の一部は第1の半導体層
15を貫通してベース層14とオーミック接触している
必要がある。
The HBT according to the present invention has a structure in which the first semiconductor layer 15 is formed so as to completely surround the region where the mesa structure 22 is provided.
Base electrode 19 made of AuZn / Au formed thereon
have. The base electrode 19 may have any shape, but it is necessary to completely surround the region of the first semiconductor layer where the mesa structure 22 is provided, and at least one of the base electrodes 19 is required. The portion needs to penetrate the first semiconductor layer 15 and make ohmic contact with the base layer 14.

【0024】この様な構造のHBTにおいて特性の経年
変化が抑制される理由を図2を用いて説明する。
The reason why the aging of the characteristics of the HBT having such a structure is suppressed will be described with reference to FIG.

【0025】図2(a)及び(b)はそれぞれ本発明の
HBTのベース層14から上方の構造のxz断面及びy
z断面を示している。図2(a)及び(b)に示される
ように、第1の半導体層15の表面において発生したキ
ャリアは矢印23に示すように第1の半導体層15の中
を移動するが、ベース電極19に達したところでベース
電極19から供給される反対の導電型のキャリアと再結
合する。発明者の実験によればHBTを連続動作させて
もこの様なベース電極19付近での再結合は増大しない
ことが分かっている。
FIGS. 2 (a) and 2 (b) show the xz cross section and y of the structure above the base layer 14 of the HBT of the present invention, respectively.
The z section is shown. As shown in FIGS. 2A and 2B, carriers generated on the surface of the first semiconductor layer 15 move in the first semiconductor layer 15 as shown by an arrow 23, while the base electrode 19 When they reach the point, they recombine with carriers of the opposite conductivity type supplied from the base electrode 19. According to experiments by the inventor, it is found that such recombination near the base electrode 19 does not increase even if the HBT is operated continuously.

【0026】従って、破線矢印24で示されるように、
ベース電極19の第1の半導体層15を横切って、ベー
ス層14との界面25へ達するキャリアはなくなり、界
面25におけるキャリアの再結合は実質的になくなる。
Therefore, as indicated by the dashed arrow 24,
No carriers cross the first semiconductor layer 15 of the base electrode 19 and reach the interface 25 with the base layer 14, and the recombination of carriers at the interface 25 is substantially eliminated.

【0027】その結果、HBTの動作により生じる発熱
などで、第1の半導体層15とベース層14との界面2
5において、表面欠陥が徐々に増大し、界面25におけ
る界面特性が劣化しても、第1の半導体層15の表面を
移動して界面25へ達するキャリアは実質的に存在せ
ず、界面25での再結合も生じない。このため、界面2
5における界面特性の劣化による再結合電流が増大せ
ず、電流利得の減少が防止される。
As a result, the interface 2 between the first semiconductor layer 15 and the base layer 14 is generated by heat generated by the operation of the HBT.
5, even if the surface defects gradually increase and the interface characteristics at the interface 25 are deteriorated, there is substantially no carrier moving on the surface of the first semiconductor layer 15 to reach the interface 25, and Recombination does not occur. Therefore, the interface 2
5, the recombination current does not increase due to the deterioration of the interface characteristics, and a decrease in current gain is prevented.

【0028】図2(a)及び(b)から明らかなよう
に、本発明はエミッタ層16を含むメサ構造22が設け
られた第1の半導体層15の上面領域を完全に囲むよう
にベース電極19が設けられていることが1つの特徴で
ある。ベース電極19が一部分でも途切れておればその
箇所において、表面を移動するキャリアは界面25へ達
するため、その部分での再結合がHBTの経年変化によ
り徐々に増大し、電流利得が劣化する。従って、ベース
電極19は完全にメサ構造22を囲むように第1の半導
体層15上に設けられていることが好ましい。
As apparent from FIGS. 2A and 2B, according to the present invention, the base electrode is formed so as to completely surround the upper surface region of the first semiconductor layer 15 provided with the mesa structure 22 including the emitter layer 16. One of the features is that 19 is provided. If a part of the base electrode 19 is interrupted, the carrier moving on the surface reaches the interface 25 at that part, so that the recombination at that part gradually increases due to the aging of the HBT, and the current gain deteriorates. Therefore, it is preferable that the base electrode 19 be provided on the first semiconductor layer 15 so as to completely surround the mesa structure 22.

【0029】上記説明から明らかなように、メサ構造2
2が設けられた第1の半導体層15の上面領域を完全に
囲むようにガードリングとしてベース電極19が設けら
れておれば、本発明の効果は得られるため、ベース電極
19の幅Wは特定の値に限定されるものではない。従っ
て、HBTを作製するプロセスの最小加工寸法以上の幅
を備えていればよく、ベース電極19全体が同じ幅Wで
ある必要もない。ベース層14とベース電極19との間
で十分低抵抗なオーミック接触が得られるように、幅W
を自由に設計し得る。この様な形状のベース電極はベー
ス−コレクタ間の接合面積が大きいため、コレクタ−ベ
ース間のキャパシタンスが増大するという問題が発生し
得る。この場合には、コレクタ−ベース間のキャパシタ
ンスが問題とならないようにベース電極19の幅Wを適
切な値に選択すればよい。
As is clear from the above description, the mesa structure 2
If the base electrode 19 is provided as a guard ring so as to completely surround the upper surface region of the first semiconductor layer 15 provided with the second 2, the effect of the present invention can be obtained, and the width W of the base electrode 19 is specified. It is not limited to the value of. Therefore, it is sufficient if the width of the base electrode 19 is equal to or larger than the minimum processing dimension of the process for manufacturing the HBT, and the entire base electrode 19 does not need to have the same width W. In order to obtain an ohmic contact with sufficiently low resistance between the base layer 14 and the base electrode 19, the width W
Can be designed freely. Since the base electrode having such a shape has a large junction area between the base and the collector, a problem that the capacitance between the collector and the base increases may occur. In this case, the width W of the base electrode 19 may be selected to an appropriate value so that the capacitance between the collector and the base does not matter.

【0030】本発明のHBTは以下に概括的に説明する
方法により製造される。
The HBT of the present invention is manufactured by the method outlined below.

【0031】まず、半絶縁性GaAs基板11上にサブ
コレクタ層12、コレクタ層13、ベース層14、第1
の半導体層15、エミッタ層16、及びコンタクト層1
7を順にMBE法やMOCVD法などでエピタキシャル
成長させる。第1の半導体層15とエミッタ層16とは
同じ組成及び不純物濃度を備えているので、これらの層
は連続して成長させてよい。
First, on a semi-insulating GaAs substrate 11, a sub-collector layer 12, a collector layer 13, a base layer 14, a first
Semiconductor layer 15, emitter layer 16, and contact layer 1
7 are sequentially grown epitaxially by MBE or MOCVD. Since the first semiconductor layer 15 and the emitter layer 16 have the same composition and impurity concentration, these layers may be grown continuously.

【0032】その後、フォトリソグラフィ及びエッチン
グ法を適切に組み合わせることにより、半絶縁性GaA
s基板11上の半導体層を所望の形状にエッチングし、
コレクタ電極18、ベース電極19、及びエミッタ電極
20を形成する。エッチングの工程とこれらの電極形成
工程とは適宜組み合わせてよい。例えば、エミッタ電極
20を形成後メサ構造22を規定するようにコンタクト
層17及びエミッタ層16をエッチングし、ベース電極
19を形成後、第1の半導体層15ベース層14及びコ
レクタ層13をエッチングし、コレクタ電極18を形成
してもよい。
Thereafter, by appropriately combining photolithography and etching, semi-insulating GaAs is formed.
etching the semiconductor layer on the s substrate 11 into a desired shape;
A collector electrode 18, a base electrode 19, and an emitter electrode 20 are formed. The etching step and these electrode forming steps may be appropriately combined. For example, after forming the emitter electrode 20, the contact layer 17 and the emitter layer 16 are etched so as to define the mesa structure 22, and after forming the base electrode 19, the first semiconductor layer 15 and the collector layer 13 are etched. , A collector electrode 18 may be formed.

【0033】半導体層をエッチングする方法としては異
方性の高いドライエッチング法を用いることが好ましい
が、ウエットエッチング法を用いてもよい。ウエットエ
ッチング法によれば、半導体層に与えるダメージが少な
くてすむので、ドライエッチングによって大部分のエッ
チングを行い、その後、ドライエッチングによりダメー
ジの生じた半導体層の一部をウエットエッチングによっ
て除去してもよい。また、エッチングのためのマスクと
して、フォトレジストや窒化ケイ素膜などを用いること
ができるが、必要に応じてエミッタ電極20やベース電
極19をマスクとして用いてもよい。
As a method for etching the semiconductor layer, a dry etching method having high anisotropy is preferably used, but a wet etching method may be used. According to the wet etching method, since damage to the semiconductor layer is small, most of the etching is performed by dry etching, and then, a part of the semiconductor layer damaged by dry etching is removed by wet etching. Good. As a mask for etching, a photoresist, a silicon nitride film, or the like can be used. However, the emitter electrode 20 or the base electrode 19 may be used as a mask if necessary.

【0034】最後に、熱処理することにより、コレクタ
電極18、ベース電極19、及びエミッタ電極20とサ
ブコレクタ層12、ベース層13、コンタクト層17と
の間でそれぞれオーミック接触を形成する。p型オーミ
ック電極となるベース電極19とn型オーミック電極と
なるコレクタ電極18及びエミッタ電極20とを別々の
条件で熱処理してもよい。また、各電極を形成した直後
にそれぞれの電極を熱処理してもよい。
Finally, heat treatment is performed to form ohmic contacts between the collector electrode 18, the base electrode 19, and the emitter electrode 20, and the subcollector layer 12, the base layer 13, and the contact layer 17, respectively. The base electrode 19 serving as a p-type ohmic electrode and the collector electrode 18 and the emitter electrode 20 serving as an n-type ohmic electrode may be heat-treated under different conditions. Further, each electrode may be heat-treated immediately after forming each electrode.

【0035】この様にして作製された本発明のHBT及
び図5に示される従来のHBTに対して、信頼性試験の
一つであるバイアスストレス試験を行った。これらのH
BTはベース電極の構造が異なる以外は、同一の半導体
構造を備えており、これらのHBTの複数に対して、2
5kA/cm2の密度で電流を流しながら175℃の温
度で120時間保管して、故障に至ったHBTの割合を
求めた。なお、10kA/cm2のコレクター電流密度
で測定した電流利得が、試験開始前の値に対して80%
以下に低下した場合、「故障」と判定した。
A bias stress test, which is one of the reliability tests, was performed on the HBT of the present invention thus manufactured and the conventional HBT shown in FIG. These H
The BT has the same semiconductor structure except that the structure of the base electrode is different.
It was stored at a temperature of 175 ° C. for 120 hours while flowing a current at a density of 5 kA / cm 2 , and the ratio of HBTs that failed was determined. The current gain measured at a collector current density of 10 kA / cm 2 was 80% of the value before the start of the test.
When it fell below, it was judged as "failure".

【0036】試験の結果、本発明のHBTの故障率は約
30%であるのに対して、従来のHBTの故障率は約6
0%になった。この結果から明らかなように、従来のH
BTに較べ、本発明のHBTでは電流利得の減少が少な
く、信頼性が改善されていることが分かる。
As a result of the test, the failure rate of the HBT of the present invention was about 30%, while the failure rate of the conventional HBT was about 6%.
0%. As is clear from this result, the conventional H
It can be seen that the HBT of the present invention has a smaller decrease in current gain and improved reliability compared to the BT.

【0037】上記実施例以外に本発明のHBTは種々の
改変が可能である。図3に示されるHBTは図1に示さ
れるHBTのベース電極19に代えて、オーミック電極
30a及び30bとショットキー電極31a及び31b
とからなる電極を第1の半導体層15上に備えている。
なお、図3において、図1に示されるHBTと同じ構成
要素には同一の参照符号を付している。
In addition to the above embodiments, the HBT of the present invention can be variously modified. The HBT shown in FIG. 3 is replaced with ohmic electrodes 30a and 30b and Schottky electrodes 31a and 31b instead of the HBT base electrode 19 shown in FIG.
Are provided on the first semiconductor layer 15.
In FIG. 3, the same components as those of the HBT shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0038】図3に示されるように、ショットキー電極
31a及び31bはオーミック電極30a及び30bの
一部分と重なるように第1の半導体層15上に形成され
ており、接触により、ショットキー電極31a及び31
bとオーミック電極30a及び30bとは電気的に接続
されている。オーミック電極30a及び30bは第1の
半導体層15を貫いてベース層14とオーミック接触し
ており、ショットキー電極31a及び31bは第1の半
導体層15とショットキー接触している。また、オーミ
ック電極30a及び30bとショットキー電極31a及
び31bとは全体として、メサ構造22の設けられた領
域を完全に囲んでいる。その結果、図2(a)及び
(b)を参照して説明したように、第1の半導体層15
の表面を移動するキャリアは、オーミック電極31a及
び31bとオーミック電極30a及び30b近傍におい
て、これらの電極から供給される反対の導電型のキャリ
アと再結合することができる。従って、界面25におけ
る再結合はなくなり、すでに詳細に説明したように電流
利得の劣化を防ぐことができる。
As shown in FIG. 3, the Schottky electrodes 31a and 31b are formed on the first semiconductor layer 15 so as to overlap a part of the ohmic electrodes 30a and 30b. 31
and the ohmic electrodes 30a and 30b are electrically connected. The ohmic electrodes 30a and 30b are in ohmic contact with the base layer 14 through the first semiconductor layer 15, and the Schottky electrodes 31a and 31b are in Schottky contact with the first semiconductor layer 15. The ohmic electrodes 30a and 30b and the Schottky electrodes 31a and 31b as a whole completely surround the region where the mesa structure 22 is provided. As a result, as described with reference to FIGS. 2A and 2B, the first semiconductor layer 15
Carriers moving on the surface of the first and second ohmic electrodes 31a and 31b and near the ohmic electrodes 30a and 30b can recombine with carriers of the opposite conductivity type supplied from these electrodes. Accordingly, recombination at the interface 25 is eliminated, and deterioration of the current gain can be prevented as already described in detail.

【0039】ショットキー電極31a及び31bはTi
/Pt/Auなど、ショットキー電極として公知の多層
金属層で構成することができる。
The Schottky electrodes 31a and 31b are made of Ti
/ Pt / Au or the like, and can be constituted by a multilayer metal layer known as a Schottky electrode.

【0040】また、図4に示されるHBTは図1に示さ
れるHBTのベース電極19に代えて、オーミック電極
40a及び40bとショットキー電極41とからなる電
極を第1の半導体層15上に備えている。なお、図4に
おいて、図1に示されるHBTと同じ構成要素には同一
の参照符号を付している。
Further, the HBT shown in FIG. 4 has an electrode composed of ohmic electrodes 40a and 40b and a Schottky electrode 41 on the first semiconductor layer 15 instead of the base electrode 19 of the HBT shown in FIG. ing. In FIG. 4, the same components as those of the HBT shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0041】図4に示されるように、ショットキー電極
41はメサ構造22の設けられた領域を完全に囲むよう
に第1の半導体層15上に形成されている。
As shown in FIG. 4, the Schottky electrode 41 is formed on the first semiconductor layer 15 so as to completely surround the region where the mesa structure 22 is provided.

【0042】ショットキー電極41の外側の第1の半導
体層15上にはオーミック電極40a及び40bが形成
されており、ショットキー電極41がオーミック電極4
0a及び40bの一部分と重なることにより、互いに電
気的に接続されている。また、ショットキー電極41は
第1の半導体層15とショットキー接触しており、オー
ミック電極40a及び40bは第1の半導体層15を貫
いてベース層14とオーミック接触している。
On the first semiconductor layer 15 outside the Schottky electrode 41, ohmic electrodes 40a and 40b are formed.
By overlapping a part of Oa and 40b, they are electrically connected to each other. Further, Schottky electrode 41 is in Schottky contact with first semiconductor layer 15, and ohmic electrodes 40 a and 40 b are in ohmic contact with base layer 14 through first semiconductor layer 15.

【0043】第1の半導体層15の表面を移動するキャ
リアは、ショットキー電極41の近傍において、オーミ
ック電極40a及び40bからショットキー電極41を
介して供給される反対の導電型のキャリアと再結合する
ことができる。従って、界面25における再結合はなく
なり、すでに詳細に説明したように電流利得の劣化を防
ぐことができる。
The carriers moving on the surface of the first semiconductor layer 15 recombine with the opposite conductive type carriers supplied from the ohmic electrodes 40 a and 40 b via the Schottky electrode 41 in the vicinity of the Schottky electrode 41. can do. Accordingly, recombination at the interface 25 is eliminated, and deterioration of the current gain can be prevented as already described in detail.

【0044】上記実施例ではpnp型HBTを説明した
が、エミッタアップ型構造を備えたnpn型HBTでも
同様に本発明の効果が得られる。また、各半導体層の組
成は上記組み合わせに限定されるものではなく、InG
aAs系HBTやSi/SiGe系HBTにも本発明を
適用できる。他の半導体層を用いる場合には、それらに
適したオーミック電極材料を用いることができることも
当業者には容易に理解される。
Although the pnp type HBT has been described in the above embodiment, the effect of the present invention can be similarly obtained in an npn type HBT having an emitter-up type structure. Further, the composition of each semiconductor layer is not limited to the above combination, but may be InG.
The present invention is also applicable to aAs-based HBT and Si / SiGe-based HBT. Those skilled in the art will also readily understand that when other semiconductor layers are used, ohmic electrode materials suitable for them can be used.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明によれば、 電流利得の減少及び
雑音特性の劣化が少なく、優れた信頼性特性を備えたH
BTが得られる。
According to the present invention, an H transistor having a small reduction in the current gain and a small deterioration in the noise characteristics and having excellent reliability characteristics is provided.
BT is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のHBTの一実施例を示す斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of an HBT of the present invention.

【図2】(a)及び(b)はそれぞれ図1に示されるH
BTの主要部の断面を示している。
FIGS. 2 (a) and (b) each show H shown in FIG.
3 shows a cross section of a main part of the BT.

【図3】本発明のHBTの別な実施例を示す斜視図であ
る。
FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the HBT of the present invention.

【図4】本発明のHBTの更に別な実施例を示す斜視図
である。
FIG. 4 is a perspective view showing still another embodiment of the HBT of the present invention.

【図5】従来のHBTを示す斜視図であるFIG. 5 is a perspective view showing a conventional HBT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 半絶縁性GaAs基板 12 サブコレクタ層 13 コレクタ層 14 ベース層 15 第1の半導体層 16 エミッタ層 17 コンタクト層 18 コレクタ電極 19 ベース電極 20 エミッタ電極 21 半導体構造 22 メサ構造 Reference Signs List 11 semi-insulating GaAs substrate 12 sub-collector layer 13 collector layer 14 base layer 15 first semiconductor layer 16 emitter layer 17 contact layer 18 collector electrode 19 base electrode 20 emitter electrode 21 semiconductor structure 22 mesa structure

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/331 H01L 29/41 H01L 29/73 H01L 29/205 H01L 29/737 Continued on the front page (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/331 H01L 29/41 H01L 29/73 H01L 29/205 H01L 29/737

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 コレクタ層を含む半導体構造と、 該半導体構造上に形成されたベース層と、 該ベース層と反対の導電型を有し、該ベース層の上面全
体を覆って形成された第1の半導体層と、 該第1の半導体層の上面の一部上に設けられた、エミッ
タ層を含むメサ構造と、 該第1の半導体層の上面に設けられた該メサ構造を完全
に囲んで該第1の半導体層上に形成された電極手段であ
って、少なくともその一部は該第1の半導体層を貫通し
て該ベース層とオーミック接触している電極手段と、 を有するヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
A semiconductor structure including a collector layer; a base layer formed on the semiconductor structure; and a semiconductor layer having a conductivity type opposite to the base layer and formed over the entire top surface of the base layer. A first semiconductor layer, a mesa structure including an emitter layer provided on a part of an upper surface of the first semiconductor layer, and a mesa structure completely provided on an upper surface of the first semiconductor layer. Electrode means formed on said first semiconductor layer at least partially through said first semiconductor layer and in ohmic contact with said base layer. Bipolar transistor.
【請求項2】 前記電極手段は、前記メサ構造を完全に
囲んで該第1の半導体層上に形成され、第1の半導体層
を貫通して前記ベース層とオーミック接触しているオー
ミック電極である請求項1に記載のヘテロ接合バイポー
ラトランジスタ。
2. The electrode means comprises an ohmic electrode formed on the first semiconductor layer completely surrounding the mesa structure and penetrating the first semiconductor layer and in ohmic contact with the base layer. The heterojunction bipolar transistor according to claim 1.
【請求項3】 前記電極手段は、前記第1の半導体層と
の間でショットキーバリアを形成するショットキー電極
と、該ショットキー電極と電気的に接続され、前記第1
の半導体層を貫通して前記ベース層とオーミック接触し
ているオーミック電極とを含む請求項1に記載のヘテロ
接合バイポーラトランジスタ。
3. The Schottky electrode forming a Schottky barrier with the first semiconductor layer, the electrode means being electrically connected to the Schottky electrode,
2. The heterojunction bipolar transistor according to claim 1, further comprising: an ohmic electrode penetrating through said semiconductor layer and in ohmic contact with said base layer.
【請求項4】 前記電極手段は、前記メサ構造を完全に
囲んで該第1の半導体層上に形成され、前記第1の半導
体層との間でショットキーバリアを形成するショットキ
ー電極と、該ショットキー電極と電気的に接続され、前
記第1の半導体層を貫通して前記ベース層とオーミック
接触しているオーミック電極とを含む請求項1に記載の
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
4. A Schottky electrode formed on the first semiconductor layer completely surrounding the mesa structure and forming a Schottky barrier with the first semiconductor layer; 2. The heterojunction bipolar transistor according to claim 1, further comprising: an ohmic electrode electrically connected to the Schottky electrode and penetrating the first semiconductor layer and in ohmic contact with the base layer.
【請求項5】 前記第1の半導体層をエミッタ層と同一
の組成及び不純物濃度とすることにより、前記第1の半
導体層は実質的にエミッタ層として機能する請求項1に
記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first semiconductor layer is the same as an emitter layer.
2. The heterojunction bipolar transistor according to claim 1 , wherein the first semiconductor layer substantially functions as an emitter layer by setting the composition and the impurity concentration as follows . 3.
JP10672995A 1995-04-28 1995-04-28 Heterojunction bipolar transistor Expired - Fee Related JP3221646B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10672995A JP3221646B2 (en) 1995-04-28 1995-04-28 Heterojunction bipolar transistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10672995A JP3221646B2 (en) 1995-04-28 1995-04-28 Heterojunction bipolar transistor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08306705A JPH08306705A (en) 1996-11-22
JP3221646B2 true JP3221646B2 (en) 2001-10-22

Family

ID=14441033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10672995A Expired - Fee Related JP3221646B2 (en) 1995-04-28 1995-04-28 Heterojunction bipolar transistor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3221646B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019220501A (en) * 2018-06-15 2019-12-26 株式会社村田製作所 Semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08306705A (en) 1996-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3341740B2 (en) Hetero bipolar transistor and method of manufacturing the same
JP2001127071A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
EP0177246B1 (en) Heterojunction bipolar transistor and method of manufacturing the same
JP3294461B2 (en) Heterojunction bipolar transistor and manufacturing method thereof
JP3507828B2 (en) Heterojunction bipolar transistor and method of manufacturing the same
US20040016941A1 (en) Hetero-junction bipolar transistor and a manufacturing method of the same
US5434091A (en) Method for making collector up bipolar transistors having reducing junction capacitance and increasing current gain
US6873029B2 (en) Self-aligned bipolar transistor
US5783966A (en) Reducing junction capacitance and increasing current gain in collector-up bipolar transistors
JP3221646B2 (en) Heterojunction bipolar transistor
JP2001308103A (en) Heterojunction bipolar transistor and method of manufacturing the same
JP2003007840A (en) Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
JPH05136159A (en) Heterojunction bipolar transistor and manufacturing method thereof
Yanagihara et al. 253-GHz f/sub max/AlGaAs/GaAs HBT with Ni/Ti/Pt/Ti/Pt-contact and L-shaped base electrode
JP3566707B2 (en) Heterojunction bipolar transistor
JPH07106343A (en) Hetero-bipolar semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3624357B2 (en) Method for manufacturing heterojunction bipolar transistor
JP4405060B2 (en) Heterojunction bipolar transistor
JP2002016076A (en) Heterojunction bipolar transistor and method of manufacturing the same
JP4092597B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3859149B2 (en) Method for manufacturing heterojunction bipolar transistor
JPH08288300A (en) Heterojunction bipolar transistor
JPH098055A (en) Hetero-bipolar semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH11121461A (en) Heterojunction bipolar transistor
JP3386361B2 (en) Heterojunction bipolar transistor and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20010803

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070817

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080817

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080817

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090817

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090817

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100817

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees